Fonta numite aliaje fier-carbon, care conțin mai mult de 2,14% carbon. În inginerie, fierul este una dintre principalele materiale de turnare, care este în primul rând datorită turnare bună și de rezistență proprietățile sale. El nu a fost supus unui tratament de presiune. Factorul principal determinarea proprietăților și investigatorului, dar și domeniul de aplicare al fierului este structura sa, care poate fi variată.
Conform structurii din fontă este împărțit în alb, gri, maleabil și ductil.
9.1. fonte albe.
Se numește fonta albă, în care tot carbonul este într-o stare legată chimic sub forma de cementita Fe3 C, care conferă fier răsucitură culoare alb strălucitor.
modificări de fază în aceste fonte diagrama de flux, conform metastabil Fe - (. A se vedea Fig.23) Fe3 C. Conform structurii fontelor albe sunt împărțite în:
a) hypoeutectic conținând 2.14-4.3 C. Ele sunt compuse din perlită, ledeburită cementita și secundară emisă de austenită în intervalul de temperatură de la 1147 ° (linia CE) până la 727 ° (linia SK). cementita secundară fuzionează cu ledeburită cementita și poate să nu fie vizibile în microsection ca o componentă structurală independentă (fig 51 a.);
b) eutectic conținând 4,3% S. Se compune dintr-un -ledeburita eutectica, care este un amestec mecanic de cementită și perlită (Fig 51 b) .;
c) hipereutectice conținând de la 4,3% până la 6.67% C. Ele constau dintr-un cementita primar eliberat sub formă de plăci mari și ledeburită (Fig. 51 c).
Fig. 51.Struktura fier alb: a) hypoeutectic b) eutectic în) hipereutectice
Microstructura de fier alb conține multe POE cementită că este foarte greu și fragil, dar o bună rezistență la uzură. Este aproape imposibil de prelucrare (cu excepția materialului abraziv), astfel încât fonte albe nu găsesc aplicare imediată în inginerie mecanică, acestea sunt folosite rar, numai pentru fabricarea unei componente de lei, care lucrează în condiții de uzură abrazivă mare (Detalii hidraulică, peskometov și colab.). Deoarece produsul principal al furnalului, fontă brută este utilizată pentru conversia în oțel vmetallurgii (fontă). Cantitatea mică de fontă albă este de asemenea folosit pentru fontă ductilă.
9.2. Fontă cenușie.
Se numește fontă cenușie, în care carbonul este sub formă de limita de montare având o formă ușor curbate plăci sau fulgi sau rozete ramificate cu petale de placă. Din cauza cantității mari de grafit într-o structură de fontă în fractură are o culoare gri.
Siliciul contribuie la procesul de grafitizării, reduce contracția, siliciu este o parte din ferită formând cu # 945; -Fier soluție solidă substituțională.
Mangan crește tendința de fier la conservarea cementită și, prin urmare, crește duritatea fierului turnat.
Sulf - impurități nocive de fier, crește duritatea și friabilitatea lor de 5-6 ori mai mult chemMn și se agravează în mod semnificativ proprietățile de turnare.
Fosforul în cantități mici, este util în impuritatea fontă (spre deosebire de oțel) și îmbunătățește turnabilitate gri Chu Guna, deoarece fosfor formează un eutectic Fe + Fe2 P, care se topește la temperatura de 983 ° C, ceea ce este valoros pentru producerea de explozie cu pereți subțiri. Compoziția chimică a fierului gri: 2,5 ... 4% C; 1,0 ... 4,8% Si; 0,5 ... 0,7% Mn; până la 0,12% S; 0,2 ... 0,5% P.
Pe structura metalică de bază din fontă cenușie este împărțită în principal în următoarele grupe;
1. perlit. Structura P + PG (fulg de grafit), bază de metal - P, și cantitatea de carbon fix (Fe3 C) concentrație eutectoid egală de 0,8% (Figura 52 a.).
2. ferito-perlitice. Structura F + P + NG, substratul lor metalic este format din P + P, iar numărul de Fe3 C este mai mică decât concentrația eutectoid (Fig. 52 b).
3. Ferite. Structura F + PH. Baza constă din ele F. și Fe3 C = 0 (fig. 52 c).
Ris.52.Struktura fonta cenușie: a) perlită b) ferită perlitică c) feritic
Proprietățile mecanice ale fierului depind de proprietățile substratului metalic, cantitatea și mărimea incluziunilor de grafit. Atunci când piese de mașini de construcții-Vania ar trebui să se țină seama de faptul că gri Turnatorie de pe compresie mai bine decât tensiunea. Ele sunt insensibile la scobitura sub sarcină ciclică bine absorbi vibrațiile când vibrațiile au proprietăți ridicate de antifrictiune datorită onctuozitatea grafit. fontă cenușie este bine prelucrat prin tăiere, sunt ieftine și ușor de fabricat. În plus față de aceste proprietăți pozitive, ele au o rezistență relativ scăzută și ductilitate foarte scăzut.
fier Brand turnat este format din literele SD (fonta cenușie) și cifrele care indică reducerea la 10 de ori valoarea (în mPa) de rezistență la tracțiune în tensiune (Tabelul 7).
fier Durabilitatea depinde în principal de grosimea peretelui de turnare. Said valoare timbru în # 963; corespunde pieselor turnate cu o grosime a peretelui de 15 mm. Cu o creștere a grosimii peretelui 15-150 mm rezistență și fier turnat duritate sunt reduse aproape de două ori.
Grafite, degradant proprietățile mecanice, în același timp, oferă o serie de proprietăți valoroase ale fonte. El macină chips-uri la procesarea PE zaniem, are un efect calmant și, în consecință, crește de fier nosostoykost din cauza, le oferă o capacitate de amortizare. In plus, placa de grafit asigură o sensibilitate redusă la defecte de suprafață nou chugu-. Datorită acestei rezistențe la oboseală a pieselor din fier și oțel sunt comparabile.
Conform GOST 1412-85 piese turnate din fontă cenușie următoarele clase: SCH10, SCH15, SCH18, SCh20, GI25, GI30, SCH35. Numerele corespund cu puterea de desemnare marca minimă la tracțiune ( # 963; c. kgf / mm2). Cast SCH10 fier - ferită, și deoarece GI25 și mai mult - perlit, intermediar - ferita-perlitei.
Deoarece fonte feritice sunt fabricate piese de cea mai mare parte non-critice, care fac obiectul cerințelor de prelucrabilitate în principal bune, nu de rezistență, de exemplu, placă, bunuri jgheab, capace, carcase, etc.
Deoarece fonta ferito-perlitice este fabricat în cartere auto, tamburi de frână, capace, pistoane, segmenti, scripeți mari, unelte și altele.
Deoarece perlitica -. Bloc de cilindre, furtune, volant, etc. mașinii unelte fontă cenușie este materialul structural principal (paturi de mașini, mese și diapozitive superioară, Papusi fixe, coloana, transport, etc.) Prin exprimate gri rezistent la uzură se referă decolorat (0h ) având un strat subțire de suprafață a structurii de fier alb. utilizat pentru producerea de rulouri turnate, roți de vagoane, etc.
Numit „fontă ductilă“ este condiționată, deoarece produsele realizate din aceasta, precum și din orice altă fontă a făcut nici forjare și turnare. Numele „ductil“ Fierul aceasta sa datorat mai mare, în comparație cu proprietăți gri din plastic de fontă.
Diagrama schematică a tehnologiei de producere a pieselor din fontă ductilă este format din două operații. În primul rând, prin turnarea unui alb hypoeutectic fontă primesc elementele (compoziția chimică recomandată a aliajului turnat sub formă de: 2,4 2,9% C; 1,0 1,6% Si, 0,3 1,0% Mn; ≤ 0 ... 1% S; ≤ 0,2% P, atunci piesa turnată rezultată este supusă la recoacere specială grafitare (dor) recoacere constă, de obicei, în două etape (Fig 53.) ..
Inițial, turnarea de fier alb (de obicei ambalate în cutii cu nisip) se încălzește lent timp de 20 de ore la o temperatură de 25 950 ° C. 1050 Și la aceeași temperatură este menținută lungi (de 10. 15ore). prima etapă grafitizare are loc în această perioadă, și anume, descompunerea cementita constituind ledeburită (A + Fe3 C) și stabilirea unui echilibru stabil austenitei + grafit.
Dezintegrarea cementita format grafit fulg (recoacere de carbon).
Cadrul fier metalic este format în a doua etapă de recoacere la o transformare eutectoid. În cazul răcirii de turnare continuă (în aer) în eutectoid temperatură (727 ° C), austenita se descompune în perlită și procesul de grafitizare nu are timp pentru a ajunge la cementita de perlită. Iron are structura: + perlitei lamelar fulg de grafit (CG), are o duritate ridicată, rezistență și ductilitate scăzută (HB 235. 305 # 963 c = 650. 680 MPa # 948; = 3,0. 15%). Pentru a îmbunătăți ductilitatea, menținând în același timp suficient de rezistență ridicată se realizează de scurtă durată (2. 4 ore) izoterma expunere sau răcirea lentă a fierului turnat la temperaturi de 690 650 ° C Această a doua etapă de recoacere, care este în acest caz de recoacere perlit granular.
Fig. 53. Diagrama recoacerea de fier alb la ductil
In inginerie utilizate pe scară largă feritic fontă ductilă turnate având o ductilitate ridicată (# 948; = 10. 12%) și -telno relativ scăzută rezistență (# 963; a = 370-300 MPa). Cadrul de fier feritic este format dintr-un pasaj foarte lent 760. Intervalul 720 ° C sau în timpul izoterma menținere la 720 700 ° C Aici, austenita si cementita, inclusiv ciment și perlit atunci când perlitul ar putea bucura, se descompune în ferită + grafit fulg. sub formă de fulgi de grafit este o cauză majoră a unei rezistențe mai mari și ductilitate din fontă ductilă, comparativ cu fonta cenușie (vezi. Tabelul 7).
Durata de recoacere este în general 48. 96 oră (durata etapei II este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât I). Pentru a reduce timpul de recoacere în topitură înainte de turnare forme (administrat aluminiu (modificat) (mai puțin bor, bismut, etc.), ceea ce creează centre suplimentare de formare de grafit artificial. Conform GOST 1215-1279 de presă ca urmare note fontă ductilă KCH30-8. KCH35 -10 KCH37-12, KCH45-7, KCH50-5, KCH55-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5. primele două cifre corespund limitei minime
rezistența la tracțiune (# 963, în kgf / mm2); cifre după cratimă - alungirea (# 948;.%)
Fonta maleabilă utilizate pentru piese care funcționează sub sarcini de șoc, vibrații (butuc, saboți de frână, arbori cotiți, cârlige, carcase de viteze și altele.).
Principalul dezavantaj este preparare CN prelungită turnate recoacere și limitarea grosimii peretelui lor (50 mm). In unele parti pasive rezultate de răcire lentă sub formă de fulgi de grafit în timpul cristalizării are loc (în locul exfoliat), ceea ce reduce rezistența și ductilitatea fontă.
Tabelul 7. Proprietăți mecanice ale fontei.
9.4. fontă ductilă.
Ductilă fonta este obtinut prin modificarea (microaliere fier topit cu magneziu (0,1. 0,5%) sau ceriu (0,2. 0,3%). In acest caz, sub acțiunea grafitului de magneziu în timpul solidificării are nici lamelar și formă sferică. microstructura bază de ferită și perlită fontă modificată este prezentată în fig. 54, b.
Fig. 54. Structura fontă ductilă: a) feritic b) perlit
Principalul motiv pentru proprietățile mecanice ridicate ale ductilă fier (tab. 7) este o formă sferică de grafit. grafit sferic având o suprafață minimă pentru un volum dat, slăbește considerabil substratul metalic mai puțin fier decât grafit fulg. Spre deosebire de acesta din urmă, el nu este un concentrator de stres activ.
Conform GOST 7293-85, piese turnate realizate din fonta cu grafit nodular următoarele clase: VCH35, VCH40, VCH45, VCH50, VCH60, VCH70, VCH80, VCH100 (numerele corespund cu rezistența minimă la tracțiune de desemnare # 963; c. kgf / mm2)
Fontă ductilă are caracteristici mecanice ridicate, are turnare și prelucrare proprietăți bune. Este folosit ca un material nou, și ca un substitut pentru oțel și ductil fontă cenușie cu grafit lamelar. Comparativ cu oțelul are o rezistență mai mare la uzură, mai bine anti-fricțiune și anti-coroziune proprietăți, mai bine prelucrabilitate datorită densității mai mici a oțelului turnat este mai ușor de 8. 10%. Din fontă ductilă, spre deosebire de maleabil, pot fi piese turnate din orice secțiune transversală, greutate și dimensiuni.
Domenii de aplicare: în mașină - etriere, Portsculele, Mandrina grele, fuse, pârghii, etc;. pentru rulare și echipamente de forjare - cilindrilor de laminoare, mori de pat rulant și forjare ciocan, Chabauty, traverses prese; pentru alte tipuri de echipamente - dispozitive de ridicare cu tambur de excavatoare, cotiți, etc.
9.5. Aliata fonta.
Cerințe pentru fier aliata pentru piese turnate, cu rezistență îmbunătățită la oxidare, rezistenta la coroziune, rezistența la uzură și rezistență la căldură sunt reglementate GOST 7769-82. aliaj Brand fonta și proprietățile lor sunt prezentate în tabelul. 8.
Fontele sunt aliate tratate pentru a asigura proprietățile dorite și structura de căldură.
O proprietate importantă a aliaj de fier turnat este o rezistență la uzură.
Așa cum antifrictiune utilizate turnat fiare de călcat în conformitate cu GOST 1585-1585. Acestea sunt destinate fabricării pieselor care funcționează în unități de frecare cu un lubrifiant. Standardul defineste marca antifricțiune fier, lor compoziția chimică, caracteristicile, denumirea, forma, mărimea și distribuția dispersiei grafit perlită, natura distribuției eutectic fosfură, duritate și moduri extreme de funcționare a detaliilor acestor fiare. Baza acestora este fier, componente constante,%: C = 2,2-4,3; 0,5-4,0 Si; 0,3-12,5 Mn. impurități Admis%. 0.1-1 P; 0,03-0,2 S.
Stampe fier antifrictiune, și caracteristicile acestora la o valoare prezentată în Tabelul. 9.
Timbre și proprietăți de aliaj de fier turnat (GOST 7769-82)
Cast fonte cu rezistență la coroziune îmbunătățită în mediile de gaze, aer și alcaline în termeni de frecare și uzură, în aer, la temperaturi de la 500 până la 700 # 730 rezistent la căldură;. destinate matrite de sticla fabricarea de piese de metalurgie formare, piese de echipament chimic și altele.
CHH3T, CHH9N5, CHH22, CHH16M2, CHH28D2
fontele, care au rezistență îmbunătățită împotriva uzurii abrazive și abraziune
Această fontă se caracterizează prin rezistență îmbunătățită la coroziune, la o temperatură de 1000 # 730; C
CHS13, CHS15, CHS17, CHS15MA, CHS17M3
Rezistent la acizi, baze, săruri concentrate și diluate